전원 공급 장치에서 전압 조정기가 중요한 역할을합니다. 그래서 논의하기 전에 전압 조정기 , 우리는 시스템을 설계하는 동안 전원 공급 장치의 역할이 무엇인지 알아야합니다. 예를 들어 스마트 폰, 손목 시계, 컴퓨터 또는 랩톱과 같은 모든 작동 시스템에서 전원 공급 장치는 시스템 내부 구성 요소에 일관되고 안정적이며 지속적인 공급을 제공하기 때문에 올빼미 시스템을 작동하는 데 필수적인 부분입니다. 전자 장치에서 전원 공급 장치는 회로를 올바르게 작동하기 위해 안정적이고 조정 된 전원을 제공합니다. 전원 공급원은 전원 콘센트에서 나오는 AC 전원 공급 장치와 배터리에서받는 DC 전원 공급 장치와 같은 두 가지 유형입니다. 따라서이 기사에서는 다양한 유형의 전압 조정기와 그 작동에 대한 개요를 설명합니다.

전압 조정기는 무엇입니까?

전압 조정기는 전압 레벨을 조정하는 데 사용됩니다. 안정적이고 안정적인 전압이 필요한 경우 전압 조정기가 선호되는 장치입니다. 입력 전압 또는 부하 조건의 변화에 대해 일정하게 유지되는 고정 출력 전압을 생성합니다. 구성 요소를 손상으로부터 보호하기위한 완충기 역할을합니다. ㅏ 전압 조정기 간단한 피드 포워드 디자인의 장치이며 네거티브 피드백 제어 루프를 사용합니다.

전압 조정기

주로 두 가지 유형의 전압 조정기가 있습니다. 선형 전압 조정기와 스위칭 전압 조정기는보다 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 선형 전압 조정기는 가장 쉬운 유형의 전압 조정기입니다. 소형이며 저전력, 저전압 시스템에 사용되는 두 가지 유형으로 제공됩니다. 다양한 유형의 전압 조정기에 대해 논의하겠습니다.

그만큼 전압 조정기에 사용되는 주요 구성 요소 아르

피드백 회로
안정적인 기준 전압
패스 요소 제어 회로

위의 세 가지를 사용하여 전압 조정 프로세스가 매우 쉽습니다. 구성 요소 . 피드백 회로와 같은 전압 조정기의 첫 번째 구성 요소는 DC 전압 출력 내의 변화를 감지하는 데 사용됩니다. 기준 전압과 피드백을 기반으로 제어 신호가 생성되고 통과 요소를 구동하여 변경 사항을 보상 할 수 있습니다.

여기서 통과 요소는 고체 상태의 한 종류입니다. 반도체 장치 BJT 트랜지스터, PN-Junction Diode, 그렇지 않으면 MOSFET과 유사합니다. 이제 DC 출력 전압을 거의 안정적으로 유지할 수 있습니다.

전압 조정기의 작동

전압 조정기 회로는 입력 전압이 그렇지 않으면 부하 조건이 변경되는 경우에도 영구적 인 출력 전압을 유지하고 유지하는 데 사용됩니다. 전압 조정기는 전원 공급 장치에서 전압을 가져와 나머지 전압에 적합한 범위로 유지 될 수 있습니다. 전기 부품 . 가장 일반적으로 이러한 레귤레이터는 DC / DC 전력, AC / AC, 그렇지 않으면 AC / DC를 변환하는 데 사용됩니다.

전압 조정기의 유형 및 작동

이러한 규제는 다음을 통해 구현할 수 있습니다. 집적 회로 또는 개별 구성 요소 회로. 전압 조정기는 선형 전압 조정기와 스위칭 전압 조정기의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 이 레귤레이터는 주로 시스템의 전압을 조정하는 데 사용되지만 선형 레귤레이터는 고효율을 통해 작동하는 스위칭 레귤레이터뿐만 아니라 저효율로 작동합니다. 고효율 스위칭 레귤레이터에서는 대부분의 i / p 전력이 손실없이 o / p로 전송 될 수 있습니다.

전압 조정기의 유형

기본적으로 전압 조정기에는 선형 전압 조정기와 스위칭 전압 조정기의 두 가지 유형이 있습니다.

선형 전압 조정기에는 직렬 및 션트의 두 가지 유형이 있습니다.
스위칭 전압 조정기에는 스텝 업, 스텝 다운 및 인버터 전압 조정기의 세 가지 유형이 있습니다.

선형 전압 조정기

선형 레귤레이터는 전압 분배기 역할을합니다. Ohmic 영역에서는 FET를 사용합니다. 전압 조정기의 저항은 부하에 따라 달라 지므로 출력 전압이 일정합니다. 선형 전압 조정기는 전원 공급 장치를 조정하는 데 사용하는 원래 유형의 조정기입니다. 이러한 종류의 레귤레이터에서 활성 패스 요소의 가변 전도도는 MOSFET 또는 BJT가 출력 전압을 변경할 책임이 있습니다.

부하가 연결되면 모든 입력의 변화는 출력을 일정하게 유지하기 위해 트랜지스터 전체의 전류 차이를 초래합니다. 트랜지스터의 전류를 변경하려면 활성 또는 옴 영역에서 작동해야합니다.

이 절차 전반에 걸쳐 이러한 종류의 레귤레이터는 트랜지스터 내에서 순 전압이 떨어지기 때문에 많은 전력을 소비하여 열처럼 발산됩니다. 일반적으로 이러한 규제 기관은 서로 다른 범주로 분류됩니다.

포지티브 조정 가능
네거티브 조정 가능
고정 출력
추적
떠 있는

장점

그만큼 선형 전압 조정기의 장점 다음을 포함하십시오.

낮은 출력 리플 전압 제공
부하 또는 라인 변경에 대한 빠른 응답 시간
낮은 전자기 간섭 및 적은 소음

단점

그만큼 선형 전압 조정기의 단점 다음을 포함하십시오.

효율성이 매우 낮습니다.
넓은 공간 필요 – 방열판 필요
입력 이상의 전압은 증가 할 수 없습니다.

직렬 전압 조정기

직렬 전압 조정기는 부하와 직렬로 배치 된 가변 요소를 사용합니다. 해당 직렬 요소의 저항을 변경하여 전압 강하를 변경할 수 있습니다. 그리고 부하 양단의 전압은 일정하게 유지됩니다.

인출되는 전류의 양은 부하에 의해 효과적으로 사용됩니다. 시리즈 전압 조정기 . 부하에 전류가 필요하지 않은 경우에도 직렬 레귤레이터는 전체 전류를 소비하지 않습니다. 따라서 직렬 레귤레이터는 션트 전압 레귤레이터보다 훨씬 효율적입니다.

션트 전압 조정기

션트 전압 조정기 작동 가변 저항을 통해 공급 전압에서 접지까지 경로를 제공합니다. 션트 레귤레이터를 통과하는 전류는 부하에서 벗어나지면으로 쓸데없이 흐르기 때문에이 형태는 일반적으로 직렬 레귤레이터보다 효율성이 떨어집니다. 그러나 더 간단하고 때로는 전압 기준 다이오드로만 구성되며 낭비되는 전류가 너무 작아 우려 할 수없는 매우 저전력 회로에 사용됩니다. 이 형식은 전압 레퍼런스 회로에서 매우 일반적입니다. 션트 레귤레이터는 일반적으로 전류 만 싱크 (흡수) 할 수 있습니다.

션트 레귤레이터의 응용

“전자 회로 설계 입문 ”

션트 레귤레이터는 다음에 사용됩니다.

저출력 전압 스위칭 전원 공급 장치
전류 소스 및 싱크 회로
오류 증폭기
조정 가능한 전압 또는 전류 선형 및 스위칭 전원 공급 장치
전압 모니터링
정밀 레퍼런스가 필요한 아날로그 및 디지털 회로
정밀 전류 제한 기

스위칭 전압 조정기

스위칭 레귤레이터는 직렬 장치를 빠르게 켜고 끕니다. 스위치의 듀티 사이클은 부하로 전달되는 전하량을 설정합니다. 이것은 선형 레귤레이터와 유사한 피드백 메커니즘에 의해 제어됩니다. 스위칭 레귤레이터는 직렬 요소가 거의 전력을 소모하지 않기 때문에 완전히 전도되거나 꺼져 있기 때문에 효율적입니다. 스위칭 레귤레이터는 선형 레귤레이터와 달리 입력 전압보다 높거나 극성이 반대 인 출력 전압을 생성 할 수 있습니다.

스위칭 전압 조정기는 출력을 변경하기 위해 빠르게 켜지고 꺼집니다. 제어 오실레이터가 필요하며 스토리지 구성 요소도 충전합니다.

펄스 속도 변조가 다양한 주파수, 일정한 듀티 사이클 및 PRM에 의해 부과되는 노이즈 스펙트럼이 달라지는 스위칭 레귤레이터에서는 해당 노이즈를 필터링하기가 더 어렵습니다.

스위칭 레귤레이터 펄스 폭 변조 , 일정한 주파수, 가변 듀티 사이클은 효율적이고 노이즈를 필터링하기 쉽습니다.
스위칭 조정기에서 인덕터를 통과하는 연속 모드 전류는 절대로 0으로 떨어지지 않습니다. 그것은 가장 높은 출력 전력을 허용합니다. 더 나은 성능을 제공합니다.

스위칭 레귤레이터에서 인덕터를 통과하는 불연속 모드 전류는 0으로 떨어집니다. 출력 전류가 낮을 때 더 나은 성능을 제공합니다.

토폴로지 전환

두 가지 유형의 토폴로지가 있습니다 : 유전체 절연과 비 절연.

외딴

그것은 방사선과 강렬한 환경을 기반으로합니다. 다시 말하지만, 절연 컨버터는 다음을 포함하는 두 가지 유형으로 분류됩니다.

플라이 백 컨버터
순방향 변환기

위에 나열된 절연 변환기는 스위치 모드 전원 공급 장치 항목에서 설명합니다.

비 절연

Vout / Vin의 작은 변화를 기반으로합니다. 예를 들면 스텝 업 전압 레귤레이터 (부스트) – 입력 전압 상승 스텝 다운 (벅) – 입력 전압 낮춤 스텝 업 / 스텝 다운 (부스트 / 벅) 전압 레귤레이터 – 컨트롤러에 따라 입력 전압을 낮추거나 높이거나 반전시킵니다. 차지 펌프 – 인덕터를 사용하지 않고 여러 입력을 제공합니다.

다시 말하지만, 비 절연 변환기는 여러 유형으로 분류되지만 중요한 것은 다음과 같습니다.

벅 컨버터 또는 스텝 다운 전압 조정기
부스트 컨버터 또는 스텝 업 전압 레귤레이터
벅 또는 부스트 컨버터

스위칭 토폴로지의 장점

스위칭 전원 공급 장치의 주요 장점은 효율성, 크기 및 무게입니다. 또한 더 복잡한 설계로 더 높은 전력 효율을 처리 할 수 있습니다. 스위칭 전압 조정기는 입력 전압보다 크거나 작은 출력을 제공 할 수 있습니다.

단점 스위칭 토폴로지

더 높은 출력 리플 전압
더 느린 과도 복구 시간
EMI는 매우 시끄러운 출력을 생성합니다.
매우 비싸다

승압 스위칭 컨버터는 부스트 스위칭 레귤레이터라고도하며 입력 전압을 높여 더 높은 전압 출력을 제공합니다. 출력 전압은 전력이 인출되는 한 회로의 출력 전력 사양 내에있는 한 조정됩니다. LED 스트링 구동에는 스텝 업 스위칭 전압 조정기가 사용됩니다.

“MOSFET을 아두이노 스위치로 사용하기 ”

스텝 업 전압 조정기

무손실 회로 Pin = Pout 가정 (입력 및 출력 전력이 동일 함)

그런 다음 V_에나는_에= V_밖나는_밖,

나는_밖/ 나_에= (1-D)

이로부터,이 회로에서

권력은 동일하게 유지
전압 증가
전류 감소
DC 변압기와 동일

스텝 다운 (벅) 전압 레귤레이터

입력 전압을 낮 춥니 다.

스텝 다운 전압 레귤레이터

입력 전력이 출력 전력과 같으면

피_에= P_밖V_에나는_에= V_밖나는_밖,

나는_밖/ 나_에= V_에/ V_밖= 1 / 일

스텝 다운 컨버터는 권선비가 0-1 범위 인 DC 변압기와 동일합니다.

스텝 업 / 스텝 다운 (부스트 / 벅)

전압 인버터라고도합니다. 이 구성을 사용하면 요구 사항에 따라 전압을 높이거나 낮추거나 반전 할 수 있습니다.

출력 전압은 입력의 반대 극성입니다.
이는 오프 시간 동안 VL 순방향 바이어스 역 바이어스 다이오드를 통해 이루어지며, 오프 시간 동안 전류를 생성하고 전압 생성을 위해 커패시터를 충전합니다.
이러한 유형의 스위칭 레귤레이터를 사용하면 90 %의 효율을 얻을 수 있습니다.

승압 / 강압 전압 조정기

교류기 전압 조정기

교류 발전기는 엔진이 작동 할 때 차량의 전기 수요를 충족하는 데 필요한 전류를 생성합니다. 또한 차량 시동에 사용되는 에너지를 보충합니다. 교류 발전기는 한때 대부분의 차량에서 사용했던 DC 발전기보다 낮은 속도로 더 많은 전류를 생성 할 수있는 능력이 있습니다. 발전기에는 두 부분이 있습니다.

발전기 전압 조정기

고정자 – 이것은 움직이지 않는 고정 부품입니다. 그것은 철심 위에 코일로 감겨 진 일련의 전기 전도체를 포함합니다.
로터 / 전기자 – 이것은 다음 세 가지 방법 중 하나에 의해 회전 자기장을 생성하는 움직이는 구성 요소입니다. (i) 유도 (ii) 영구 자석 (iii) 여자기를 사용합니다.

전자 전압 조정기

간단한 전압 조정기는 다이오드 (또는 일련의 다이오드)와 직렬로 연결된 저항으로 만들 수 있습니다. 다이오드 V-I 곡선의 대수 형태로 인해 다이오드 양단의 전압은 소비되는 전류의 변화 또는 입력의 변화로 인해 약간만 변경됩니다. 정밀한 전압 제어 및 효율성이 중요하지 않은 경우이 설계가 제대로 작동 할 수 있습니다.

전자 전압 조정기

트랜지스터 전압 조정기

전자 전압 조정기에는 전원 공급 장치에서 제공하는 안정적인 전압 레퍼런스 소스가 있습니다. 제너 다이오드 역 항복 전압 작동 다이오드라고도합니다. 일정한 DC 출력 전압을 유지합니다. AC 리플 전압은 차단되지만 필터는 차단할 수 없습니다. 전압 조정기에는 단락 보호, 전류 제한 회로, 과전압 보호 및 열 차단을위한 추가 회로도 있습니다.

전압 조정기의 기본 매개 변수

전압 조정기를 작동하는 동안 고려해야 할 기본 매개 변수에는 주로 i / p 전압, o / p 전압 및 o / p 전류가 포함됩니다. 일반적으로 이러한 모든 매개 변수는 주로 VR 유형을 결정하는 데 사용됩니다. 토폴로지 사용자의 IC와 잘 일치하거나 일치하지 않습니다.
이 레귤레이터의 다른 매개 변수는 스위칭 주파수이며, 정 동작 전류 피드백 전압 열 저항은 요구 사항에 따라 적용 할 수 있습니다.
대기 모드 또는 경부 하 전체의 효율성이 주요 관심사 인 경우 대기 전류는 중요합니다.
스위칭 주파수가 매개 변수로 고려되면 스위칭 주파수를 활용하면 소규모 시스템의 솔루션으로 이어질 수 있습니다. 또한 열 저항은 장치에서 열을 제거하고 시스템에서 열을 용해시키는 데 위험 할 수 있습니다.
컨트롤러에 MOSFET이 있으면 나중에 모든 전도성 및 동적 사상자 수 패키지 내에서 소멸되며 레귤레이터의 최고 온도를 측정 한 후에 고려해야합니다.
가장 중요한 매개 변수는 IC가 유지할 수있는 더 적은 o / p 전압을 결정하므로 피드백 전압입니다. 이는 더 적은 o / p 전압을 제한하고 정확도는 출력 전압의 조절에 영향을 미칩니다.

올바른 전압 조정기를 선택하는 방법은 무엇입니까?

주요 매개 변수는 Vin, Vout, Iout, 시스템 우선 순위 등과 같은 설계자가 전압 조정기를 선택하는 동안 중요한 역할을합니다. 제어 활성화 또는 전력 양호 표시와 같은 일부 추가 주요 기능이 있습니다.
설계자가 이러한 필수품을 설명했으면 파라 메트릭 검색 테이블을 사용하여 선호하는 필수품을 충족 할 수있는 최상의 장치를 찾습니다.
디자이너에게이 테이블은 디자이너의 요구 사항에 필요한 매개 변수를 충족하기 위해 얻을 수있는 여러 기능과 패키지를 제공하므로 매우 유용합니다.
MPS의 장치는 필요한 외부 부품에 대해 자세히 설명하고 값을 측정하여 고성능으로 안정적이고 효율적인 설계를 얻는 방법을 설명하는 데이터 시트와 함께 제공됩니다.
이 데이터 시트는 주로 출력 커패시턴스, 피드백 저항, o / p 인덕턴스 등과 같은 구성 요소의 값을 측정하는 데 도움이됩니다.
또한 MPSmart 소프트웨어 / DC / DC Designer 등과 같은 일부 시뮬레이션 도구를 활용할 수 있습니다. MPS는 MP171x 제품군, HF500-x 제품군, MPQ4572-AEC1과 같은 컴팩트 한 선형의 다양한 효율적인 스위칭 유형으로 다양한 전압 조정기를 제공합니다. , MP28310, MP20056 및 MPQ2013-AEC1.

한계 / 결점

전압 조정기의 한계는 다음과 같습니다.

전압 조정기의 주요 한계 중 하나는 일부 응용 분야에서 막대한 전류의 손실로 인해 비효율적이라는 것입니다.
이 IC의 전압 강하는 저항기 전력 감소. 예를 들어 전압 조정기의 입력이 5V이고 3V와 같은 출력을 생성하면 두 단자 간의 전압 강하는 2V입니다.
레귤레이터의 효율은 3V 또는 5V로 제한 될 수 있습니다. 즉, 이러한 레귤레이터는 더 적은 Vin / Vout 차동으로 적용 할 수 있습니다.
모든 애플리케이션에서 레귤레이터의 예상 전력 손실을 고려하는 것은 매우 중요합니다. 입력 전압이 높으면 전력 손실이 높아져 과열로 인해 다른 구성 요소가 손상 될 수 있기 때문입니다.
또 다른 제한은 이러한 레귤레이터가 벅 및 변환을 제공하기 때문에 스위칭 유형에 비해 단순히 벅 변환이 가능하다는 것입니다.
스위칭 타입과 같은 레귤레이터는 매우 효율적이지만 선형 타입 레귤레이터에 비해 비용 효율성과 같은 몇 가지 단점이 있으며 더 복잡하고 크기가 크며 외부 부품을 신중하게 선택하지 않으면 더 많은 노이즈를 생성 할 수 있습니다.

이것은 모두 다른 유형에 관한 것입니다. 전압 조정기 그리고 그들의 작동 원리. 이 기사에 제공된 정보가이 개념을 더 잘 이해하는 데 도움이된다고 생각합니다. 또한이 기사와 관련된 질문이나 구현에 대한 도움이 필요하면 전기 및 전자 프로젝트 , 아래 댓글 섹션에 댓글을 달아 저희에게 접근 할 수 있습니다. 여기에 질문이 있습니다. 교류기 전압 조정기를 어디에 사용할 것인가?